[发明专利]一种纳米多孔镍基金属间化合物催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米多孔镍基金属间化合物催化剂，所述催化剂中Ni质量分数为64.1％‑93.4％；所述催化剂中Ni相与Ni₂Al₃相的摩尔比为0.45‑17.5。本发明的催化剂具有良好的催化活性与催化选择性，并且在空气中具有良好的稳定性。本发明的催化剂对1,4‑丁炔二醇加氢获得1,4‑丁二醇的选择性不低于98％。本发明的催化剂具有很好的催化稳定性能。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种纳米多孔镍基金属间化合物催化剂及其制备方法。

背景技术

1,4-丁二醇是一种重要的基础有机原料，具有高附加值、应用广泛等特点，常用于医药、纺织、军工等领域。

1,4-丁二醇的制备工艺中，现有技术主要是通过在1,4-丁炔二醇上选择性加氢反应获得，但是1,4-丁炔二醇加氢是一个复杂的反应过程，除了会生成目标产物1,4-丁二醇，还有正丁醇、2-羟基四氢呋喃等副产物的生成。因此，相关工艺所使用的催化剂如何提高对目标产物1,4-丁二醇的选择性具有重要的意义。

雷尼镍(RaneyNi)催化剂因为其低廉的价格和较高的催化活性常作为工业上1,4-丁炔二醇加氢制备1,4-丁二醇的常用催化剂。但是雷尼镍存在一定的技术问题，首先是雷尼镍在空气中很不稳定，容易在空气中氧化燃烧，从而失去催化剂的活性，所以现有技术中常将雷尼镍储存在水中，这给运输和使用带来很大的麻烦；其次是雷尼镍相对于钯、铂等贵金属在1,4-丁炔二醇加氢制备1,4-丁二醇的反应中选择性相对较低；最后是多孔结构的雷尼镍催化剂在催化使用过程中催化稳定性能差。而近些年来，雷尼镍催化剂相关研究主要集中在通过元素掺杂来提高雷尼镍的催化活性方面。

发明内容

在基于现有基础的研究基础上，本案通过大量的研究，通过将不同的镍铝金属间化合物相与镍相之间复配，获得的一种具有相金属间化合物结构特点的雷尼镍催化剂，在保留了传统雷尼镍催化剂高活性的同时，又具有金属间化合物长程有序的结构特点，具有金属间化合物优异的稳定性和催化选择性，使的催化剂在空气中拥有良好的稳定性。我们通过大量的实验进行测试、比较、验证，惊奇的发现，本发明的催化剂的稳定性、催化活性较雷尼镍有显著的提升，尤其是在1,4-丁炔二醇催化加氢反应的催化剂的选择性以及催化剂的催化稳定性能方面具有特定的优势。我们进一步推论可能是因为催化剂中的镍相和镍铝金属间化合物相之间的配合，直接导致最终获得的催化剂中的有序晶体结构和表面的金属原子排列完全不同，使其具有完全不同的稳定性和催化活性。我们进一步猜想，是否不同的镍铝金属间化合物相和镍相搭配，催化剂的性能也会不一样，为此，我们还进一步设计了不同的镍铝金属间化合物相和镍相搭配进行比较和验证我们的猜想。发现催化剂的催化性、稳定性、选择性和催化稳定性能与催化剂中搭配的镍相和镍铝金属间化合物相有直接的关系。

在上述的大量实验的基础上，我们还进一步惊奇的发现，当催化剂中具有相同的镍相和镍铝金属间化合物相时，但是由于镍相和镍铝金属间化合物相的比例不同，也会导致催化剂的性能具有差异性，实验结果让人激动。我们认为可能即使催化剂中镍铝金属间化合物相和镍相种类相同，但是由于镍铝金属间化合物相与镍相之间的比例完全不同，也会促使催化剂获得不同的催化活性。

我们认为这一切可能来源于催化剂的晶胞结构之间的差异性，而如何获得稳定性、催化活性、选择性更佳的催化剂，需要克服哪些技术难点？选择哪几种的镍铝金属间化合物相和镍相之间相互配合？在此基础上，选择的镍铝金属间化合物相和镍相之间的配比如何调控？而解决这些技术难点的关键技术来源于对制备方法和制备过程中条件控制。

本发明针对现有技术中的问题，公开了一种纳米多孔镍基金属间化合物催化剂及其制备方法，本发明获得的催化剂对1,4-丁炔二醇加氢具有良好的催化性能与选择性，并且在空气中具有良好的稳定性，还具有显著的催化稳定性能。